高中生物《植物细胞工程》教案4 新人教版选修3.docx

高中生物《植物细胞工程》教案4 新人教版选修3.docx

《高中生物《植物细胞工程》教案4 新人教版选修3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物《植物细胞工程》教案4 新人教版选修3.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中生物《植物细胞工程》教案4新人教版选修3

2019-2020年高中生物《植物细胞工程》教案4新人教版选修3

教学目标

1．知识方面

（1）细胞的全能性（理解）。

（2）植物细胞工程的主要技术──植物组织培养和植物体细胞杂交（知道）。

2．态度观念方面

（1）通过介绍植物组织培养技术发展简史,植物体细胞杂交技术取得的进展和尚未解决的问题，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣。

同时，使学生认识到随着人们视野的不断拓宽，认知的不断加深，科学技术呈现日新月异、日臻完善的发展趋势。

从而在学习过程中用发展的眼光看待问题，分析问题，不墨守陈规，不拘泥于原有知识的限制而勇于开拓，推陈出新。

（2）在植物细胞工程两大技术的学习过程中，渗透科学态度、科学方法和科学精神的养成教育。

3．能力方面

（1）在教学过程中，合理利用录像、软件等相关资料，培养学生的观察能力、思维能力以及整合、运用科学信息的能力。

（2）创设问题情境，在质疑、探究的学习过程中，培养学生独立思考，推理判断和创造性思维能力。

（3）通过联系农业生产实际，培养学生活学活用，理论联系实际的能力。

重点、难点分析

1．植物组织培养是本节的重点。

分析：

植物组织培养重点讲述植物组织培养技术和基本原理，即离体培养的植物细胞脱分化和再分化的过程。

其不仅在知识上对高二必修课中有关内容进行了深化和扩展，而且还为培育无病毒植株、制备人工种子、培养转基因植物以及植物体细胞杂交等提供技术支持。

同时，随着科学技术的不断进步，植物组织培养这门崭新的技术将日益普及和深入，成为现代农业生产中重要的技术手段。

2．植物体细胞杂交是本课的难点。

分析：

植物体细胞杂交是在植物组培技术的基础上，借助动物细胞融合的方法发展起来的一门新型生物技术。

这部分知识对于学生是全新的，加之与其有关的感性材料不多，因而给教学带来一定难度。

教学模式

自学──指导──启发──探究。

教学手段

实物材料、录像、软件。

课时安排 一课时。

设计思路

1．布置课前预习：

要求学生充分复习与本课有关的旧知识，预习新课，并对新知识的框架及层次结构有一个初步的认识。

2．从新旧知识联系入手，进一步深入学习细胞全能性理论，并在学习过程中，渗透对学生能力和方法的培养。

3．充分利用学生已有的知识积累，借助于多种直观教学手段，采用综合──分散──深化的教学方法，引导学生对植物组培知识进行比较广泛、深入的学习。

4．在学习植物体细胞杂交技术时，教师有意识地创设情境，提出渐进式问题，引导学生进行思维探索，并借助于计算机课件，对该技术进行由点及面的学习。

5．智能训练，实现知识的正向迁移。

重点提示

1．在本段教学中，应注意发挥教材的多功能性，深刻发掘教材的内涵，以知识学习为载体，强化学生多方面良好素质和能力的培养。

2．在教学过程中，教师应善于从教材内容和学生心理状态出发，精心设计有关问题，启发和引导学生积极思考，认真分析、追究问题的原因，寻求解决的方案。

对存在的疑难问题，教师要及时点拨、疏导和指导，激发学生积极地思维，大胆发表自己的见解，充分体现其主体作用，使学生掌握知识，锻炼能力，真正成为学习的主人。

3．注意恰当运用多媒体手段辅助教学，为学生提供丰富、生动的素材，加大课容量，提高教学质量。

教学过程

一、课前预习，布置预习作业

1．请分别理出细胞全能性和植物组织培养的知识结构和层次。

2．对高二必修课中与上述两知识点有关的内容进行全面、充分地复习。

3．找出新旧知识之间的联系与区别。

问题导入：

1．结合基因工程成果与展望的有关知识，简述“超级细菌”的培育过程。

2．如果将三种假单孢杆菌与第四种假单孢杆菌融合或将其内的细胞器移入第四种假单孢杆菌体内，使之具有分解四种烃类化合物的功能。

这样的生物技术应属于何种生物工程？

教师启发：

从上述两种生物工程技术的异同点出发，总结出何谓细胞工程。

学生在教师的引导下，对知识信息进行分析、比较、概括等思维加工，得出相应的思维成果。

教师予以适当点拨，师生共同总结：

细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。

采用问题法导入新课较以往的平铺直叙更能激发学生的学习兴趣，拨动其思维之弦，让他们以最佳的精神状态投入到学习活动中去。

通过谈话法导出植物组织培养的理论依据是细胞的全能性。

二、进行新课

（一）细胞的全能性。

问题情境：

预习中涉及的相关问题。

教师置疑：

投影显示质疑问题。

1．高二必修课中关于细胞全能性有哪些方面的阐述？

2．什么是细胞的全能性？

3．克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？

4．生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？

5．为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？

6．与必修课中有关内容相比，选修课在知识上有了进一步的深入和发展，具体体现在哪些方面？

多向释疑：

对于问题1、2，3、4：

通过认真的预习，借助已有的知识积累，学生不难做出正确的解释。

对于问题5：

教师启发学生将题目读懂弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论。

师生释疑：

在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。

当已分化的植物器官、组织或细胞脱离母体后，在一定的营养物质、激素等外界条件作用下分化形成愈伤组织（一种相对没有分化的细胞团），继而在植物激素等诱导下发生再分化，才能表达出全能性。

发育成完整植株。

对于问题6：

侧重于学法指导和学生能力的培养，属较开放议题，只要有理有据，不强求答案的整齐划一。

小结：

教师带领学生对以上知识点进行概括和梳理，使知识条理化，便于复习和记忆。

细胞全能性的典型范例便是植物组织培养，由此自然过渡到植物组织培养。

（二）植物组织培养。

问题情境：

1．放映植物组培的录像（发展史、技术过程、应用等）。

2．传看脱毒马铃薯组培苗实验材料。

3．用投影仪打出植物组培过程简图。

丰富、鲜活的感性材料为学生架起了新旧知识联系的桥梁。

在学生充分复习、认真预习的基础上，教师引导学生总结出植物组培的过程。

如果到此为止，学生虽抓住了知识的主干，但却错过了深化知识，发展智力等重要环节。

所以教师应适时提出启发性问题，引导学生进一步思维探索。

例如：

1.植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？

2.离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？

3.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？

4.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？

在教师的启发下，学生对问题展开分析、讨论，并给予科学正确的解释。

教师做适度的知识扩展，使学生的思维空间得到自然延伸。

例如：

1．影响脱分化的一个重要因素是植物激素。

当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成，而两者不同的浓度配比在再分过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。

当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发生。

2．愈伤组织再分化过程应先诱导生芽，再诱导生根。

3．愈伤组织的形态发生主要有不定芽方式和胚状体方式两种。

教材和录像中介绍的均为不定芽方式，而后者需要在愈伤组织形成后，对其进行处理，形成分散的单个细胞，再诱导其分化出具有胚芽、胚轴、胚根的胚状体，进而发育成完整植株。

关于植物组培技术的应用，在录像及必修课教材中均有介绍，教师只要对学生容易忽略的问题予以点拨。

例如：

生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂时进行的是大规模的细胞培养而非组织培养，前者只需培养至愈伤组织即可，后者则需诱导产生完整的植物体。

另外，还可以鼓励学生就制造人工种子时，在胚状体和人工种皮之间添加何种胚乳成分展开设计，为学生创造广泛、自由的思维空间，培养学生多方向、多角度、多层次的发散思维能力。

（三）植物体细胞杂交。

问题情境：

20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：

让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。

提出问题：

如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？

教师鼓励学生自由联想，大胆迁移，使学生在最佳思维状态下进入下一学习环节。

教师明确：

植物体细胞杂交是用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植牧体的方法（强调起止点）。

提出渐进式问题，引导学生进行思维探究，使学生在获取知识的同时，受到科学方法的训练和培养。

1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？

学生一般会想到应该是位于细胞外侧不具生命力的细胞壁。

2．有没有一种温和的去壁方法呢？

据已有的知识积累，学生可联想到酶有专一性，而细胞壁的主要成分是纤维索和果胶，所以用纤维素酶和果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造成损伤。

3．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一部该做何处理？

应该诱导其再生壁，才能成为完善的杂种细胞。

4．如何将杂种细胞培育成杂种植株？

学生可将植物组墙技术迁移运用于此问题的解决。

播放课件：

用植物体细胞杂交过程，把以上零散的知识串接起来，使知识条理化、系统化，便于学生的理解和掌握。

师生共同归纳植物体细胞杂交的过程。

（见“板书设计”）

教师点拨

1．人工诱导原生质体融合有物理法和化学法两大类，物理法是利用离心、振动、电刺激促使原生质体的融合；化学法是用聚乙二醇（PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合。

2．在细胞杂交过程中，除了形成AB型融合细胞外，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所需的杂种细胞。

因此，在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。

3．指出植物体细胞杂交过程中已取得的进展和尚未解决的问题，激发学生热爱生物科学的情感和探索生命科学奥秘的兴趣。

总结：

在学完三个知识点后，需引导学生清理知识问的脉络（例如：

细胞全能性是植物组培的理论基础，而植物组培又是植物体细胞杂交的技术环节之一），抓住主线，把零散的知识系统化，做到融会贯通。

智能训练：

出示“白菜—甘蓝”的投影照片。

设计方案：

白菜和甘蓝两种植物之间存在着生殖隔离，不能进行传统的有性杂交。

那么，如何才能获得如图这样的“白菜—甘蓝”植株呢？

抓住学生思维的兴奋点，促其联系实际解决问题，不仅巩固强化了所学知识，而且培养了学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力，实现知识的正向迁移。

1.植物细胞表现出全能性的必要条件是                               

A.给予适宜的营养和外界条件　　　　　　　B.导入其他植物细胞的基因

C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件　D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内

1.将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是（）

A．具有完整细胞核的细胞B．一定的营养物质和植物激素

C．离体状态D．导入指定基因

2.植物体细胞杂交能解决不同种植物之间由于生殖隔离而不能进行有性杂交的问题。

植物体细胞杂交过程不涉及（）

A．使用限制性内切酶B．使用纤维素酶和果胶酶

C．诱导两种不同的细胞融合D．选择有利于杂种细胞分裂和分化的培养基

下列选项中，没有采用植物组织培养技术的一项是（）

A.花药的离体培养得到单倍体植株

B.秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株

C.基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株

D.细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株

植物体细胞杂交尚未解决的问题是（）

A.去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体

B.将杂种细胞培育成植株

C.让杂种植物按照人们的需要表现出亲本的性状

D.尚未培育出属间杂种植物

3.

“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短和耐储藏等优点。

下图是“白菜—甘蓝”的培育过程示意图，他们的基因型分别为aaBB、ccDD，请回答下列问题：

（1）在上述过程中，实现①②过程常用的物质为______________________________。

（2）过程③叫做____________________技术，该过程的诱导方法有物理法和化学法两大类过程。

若用化学法，所用化学试剂名称____________________。

（3）过程④是细胞壁的再生过程，与此过程密切相关的细胞器是____________________。

（4）已知白菜细胞中含2M条染色体，甘蓝细胞中含有2N条染色体，则杂种植株体细胞染色体数为____________________。

若对白菜和甘蓝采用杂交育种方法能成功的话，得到的后代应含__________条染色体。

（5）通常情况下，白菜和甘蓝有性杂交是不能成功的，原因是____________________。

（6）⑤过程中进行的细胞分裂方式是_______________，该过程先诱导细胞分裂形成_______________，再由它分化形成杂种植物幼苗。

（7）植物体细胞杂交方法的优点是________________________________________。

（1）纤维素酶和果胶酶

（2）原生质体融合　聚乙二醇（PEG）（3）高尔基体　　（4）2M+2NM+N（5）存在生殖隔离（6）有丝分裂愈伤组织　（7）克服远缘杂交不亲合的障碍，培育作物新品

2019-2020年高中生物《植物细胞工程的基本技术》教案1新人教版选修3

一、教学目标

1.简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。

2.列举植物细胞工程的实际应用。

3.尝试进行植物组织培养。

情感态度和价值观

体验植物组织培养技术

能力方面

尝试植物组织培养技术

二、教学重点和难点

1.教学重点

（1）植物组织培养的原理和过程。

（2）植物体细胞杂交的原理。

（3）植物细胞工程应用的实例。

2.教学难点

植物组织培养的实验

三、教学策略

本节教材内容对学生来说，虽说在必修模块中学了一些细胞的知识，但仍然是一个新的领域，学习起来有一定的困难。

教师可采用讲授为主结合讨论的方法。

四、教学手段

录像、软件。

五、教学过程

教学过程

1、课前预习，布置预习作业

2、创设情境引入新课

3、学习新课植物细胞工程的基本技

术

（1）细胞的全能性

a定义

b原因

c植物细胞表现出全能性的必要条件

教学过程

（2）植物细胞工程的基本技术

细胞脱分化

a概念

b实质

c结果

教学过程

植物细胞工程的基本技术的流程图

脱分化处理的必要

（3）植物体细胞杂交技术

植物体细胞杂交技术概念

教学过程

过程1

去除细胞壁

过程2诱导原生质体融合

a是关键环节

b人工诱导方法:

物理：

离心.振动.

电激。

化学:

聚乙二醇（PFG）作诱导剂

c植物体细胞杂交技术的流程图

植物体细胞杂交技术的意义

4、总结新学知识

5、布置作业

教学内容

生：

1．请分别理出细胞全能性和植物组织培养的知识结构和层次。

2．对高一必修课中与上述两知识点有关的内容进行全面、充分地复习。

3．找出新旧知识之间的联系与区别。

师：

引导学生观看专题的首页的三幅图，题图的愚意是表明细胞工程是在细胞水平的操作，它包含植物细胞工程和动物细胞工程等方面。

在章引言中通过列举细胞工程的应用，把学生带进细胞工程的科技领域。

引导学生总结细胞工程的概念。

师：

细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。

根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。

师：

为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？

生：

细胞的全能性

师：

对，是细胞的全能性，我们一起把细胞的全能性知识复习起来

师：

投影显示质疑问题。

1、什么是细胞的全能性？

表现全能性的条件？

2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？

3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？

4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？

对于问题4：

教师启发学生将题目读懂

弄透，对新旧知识进行必要的加工和整合，再得出结论

2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？

生：

细胞的全能性：

师：

何为细胞的全能性？

生：

已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。

师：

为什么已分化的细胞仍然具有发育

教学内容

成完整个体的潜能

生：

原因：

生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。

师：

回答得很好

师：

植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？

生：

植物细胞表现出全能性的必要条件：

离体、提供营养物质、激素及其他适宜条件。

3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？

师：

动物细胞随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。

（细胞核，它含有保持物种遗传性所需的全套基因，而且并没有因细胞分化而丢失基因，因此高度分化细胞的细胞核仍具有全能性）

4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？

师：

在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。

师：

如何把植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？

生：

植物细胞工程的基本技术

生：

概括其过程：

离体的植物器官，组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化根、芽，最终形成植物

师：

脱分化的概念是什么？

师：

脱分化的概念：

分化的细胞经诱导后，失去特有的结构功能转变成末分化的细胞的过实程。

实质：

是恢复细胞的全能性的过程（脱去细胞分化）

师：

脱分化的结果是什么？

生：

形成愈伤组织

师：

下面学生根据植物细胞工程的基本技术的过程讨论书本上的讨论

生：

回答书本讨论1，2，3

生：

讨论题1植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。

培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养

物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导

教学内容

致培养物迅速死亡。

师：

回答很好

生：

胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。

师生一起：

完成完成植物细胞工程的基本技术的流程图

师：

1、离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整的植物体？

2、决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？

生：

1、不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。

师：

植物激素的种类和比例。

特别是生长素和细胞分裂素的协同调控作用在组培中非常重要，被称为“激素杠杆”。

师生一起归纳：

植物细胞培养的概念：

无菌和在人工控制的条件下将体的植

物器官组织．细胞，培养在人工配制的培养基上，给予一定的培养，诱导产生愈伤组织，芽丛，最终形成完整的植株．它植物是细胞工程的主要技术

师：

20世纪60年代，有的科学家提出这样一个设想：

让番茄和马铃薯杂交，培育出一种地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。

这就要用到植物体细胞杂交技术。

师生：

植物体细胞杂交技术的概念

师：

1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什

教学内容

么？

生：

去除细胞壁

师：

2.有没有一种温和的去细胞壁的方法？

生：

有,用酶，纤维素酶和果胶酶去细胞壁

师：

补充：

酶有专一性，而细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以用纤维素酶和果胶酶去壁将不会对其内的原生质体造成损伤。

师：

（3）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？

生：

植物组织培养，培育成新的植物体

师：

以上就是植物体细胞杂交技术的第一个关键步骤，过程二关键步骤如何？

师：

细胞壁去除之后，另一个关键关键环节就是原生质体融合，而把原生质体的放在一起会自然融合吗？

生：

必须要一定的技术进行人工诱导。

师：

人工诱导方法有哪些？

生：

人工诱导的方法物理法：

离心.振动.电激。

化学:

聚乙二醇（PFG）作诱导剂

师生：

师：

①流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞。

②由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们自然融合是不可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。

师：

植物体细胞杂交技术的意义如何？

生：

克服远源杂交不亲和的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种

师生：

成果：

白菜-甘蓝等

书后思考与探究

教学手段和方法

学生复习旧的知识

显示三幅图，教师按图讲解，以引入新课，课件显示本节课的标题2.1．1植物细胞工程的基

本技术。

提出问题，引出细胞的全能性的复习

课件显示问题，学生思考

启发学生回答问题

学生一一回答问题

教学手段和方法

这个内容学生回答不全，教师补充

这个内容学生回答不全，教师补充

学生观看植物细胞工程的基本技术的录象片胡萝卜的组织培养，教师引导

学生概括其过程，教师给以引导

新的概念，教师阐明

学生讨论书本上的讨论题

学生归纳

教学手段和方法

师生一起完成植物细胞工程的基本技术的流程图解

进一步提出问题学生讨论

学生回答

第二个问题教师点拔

师生一起归纳植物细胞培养的概念

设置情境引出新的知识

师生一起学习重点概念

教学手段和方法

学生阅读书本回答问题

教师补充

多媒体展示电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合

师生共同总结植物体细胞杂交技术的流程图

植物体细胞杂交技术流程图进行总结说明

师生共同找出成果

学生为主，教师引导

学生完成，下节课由学生回答

预期目标

复习旧知识，为学习新的知识奠定基础。

使直白的教学内容变得有思维力度。

复习旧知识，为学习新的知识奠定基础。

预期目标

细胞的全能性的相应知识回忆

分清植物细胞全能性与动物全能性的不同

使学生体验到科学是一个探究过程，从而解决难点

学生掌握概念

把本节课的难点植物细胞工程的基本技术的过程分解成问题讨论解决

预期目标

培养学生的总结能力，使学生体验到科学是一个探究过程，

使学生把握关键知识

归纳重点概念

自然过度到植物体细胞杂交技术的内容

利于后面知识的理解

预期目标

培养学生的阅读能力及解决问题的能力

解决技术的第一个关键步骤

自然转入第二个过程的学习

学生体验科学技术是不断发展的过程

体现知识的准确运用

培养思维的广阔性

学生明确这节知识结构，掌握重难点